@phdthesis{Krumbholz2010,
  author    = {Krumbholz, Grit},
  title     = {Untersuchungen zur Struktur, Regulation und Funktion des nichtribosomalen Peptid-Polyketids Colibactin aus E. coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64789},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Polyketide (PK) und nichtribosomale Peptide (NRP) sind zwei grosse Klassen von Naturstoffen, die eine grosse Vielfalt hinsichtlich ihrer Struktur und Funktion aufweisen. Sie werden von einer Reihe von Bakterien, Pilzen und Pflanzen als Sekund{\"a}rmetabolite produziert und besitzen eine Vielzahl pharmakologisch wichtiger Aktivit{\"a}ten, wie z.B. antimikrobielle, antimykotische, antitumorale oder antiparasitische Wirkungen. Ein Grossteil der bakteriellen Produzenten findet sich im Phylum Firmicutes, innerhalb der Gattungen Bacillus, Streptomyces und Mycobacterium. In E. coli sind Polyketide und nichtribosomale Proteine von eher geringer Bedeutung, mit Ausnahme der Siderophore Enterobactin und Yersiniabactin. Unerwartet war daher die Identifizierung eines neuen PKS/ NRPS-Gencluster in verschiedenen E. coli-St{\"a}mmen. Das 2006 durch NOUGAYR{\`E}DE et al. zuerst beschriebene Colibactin-Gencluster kodiert f{\"u}r ein hybrides System aus modularen Polyketidsynthasen und nichtribosomalen Peptidsynthetasen sowie f{\"u}r zus{\"a}tzliche editierende Enzyme und einen m{\"o}glichen transkriptionellen Regulator (ClbR). Das Produkt der PKS/NRPS-Synthasen, Colibactin, {\"u}bt in vitro einen zytopathischen Effekt (CPE) auf S{\"a}ugerzelllinien aus. Die zytopathische Aktivit{\"a}t Colibactins zeichnet sich u.a. durch die Induktion von Doppelstrangbr{\"u}chen in der DNA der eukaryotischen Zellen aus. Dar{\"u}ber hinaus kommt es zu einer Unterbrechung des Zellzyklus in der G2-Phase nach einer transienten in vitro Infektion mit Colibactin-positiven Bakterienst{\"a}mmen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit war besonders die weitere Aufkl{\"a}rung der Struktur des Colibactinclusters sowie die regulatorischen Mechanismen, die die Exression des hybriden nichtribosomalen Peptid-Polyketids von Interesse. Eine Transkriptionsanalyse f{\"u}hrte zur Identifizierung der Transkriptionsstartpunkte der meisten relevanten Gene des Colibactinclusters. Basierend auf diesen neugewonnenen Informationen war eine Sequenzanalyse der upstream-Bereiche der Gene m{\"o}glich, in deren Ergebnis neben den Elementen eines Sigma70-abh{\"a}ngigen Promotors, putative Bindestellen f{\"u}r mehrere Transkriptionsfaktoren identifiziert wurden. Untersuchungen zur Regulation der Colibactinsynthese zeigten, dass die Expression der Colibactin-Gene sowohl unter Kontrolle des Transkriptionsfaktors H-NS als auch des Colibactin-spezifischen Regulators ClbR stehen. Neben der Aufkl{\"a}rung der Struktur und Regulation der Colibactin-Gene bestand das Ziel dieser Arbeit in der Optimierung der Synthese des nichtribosomalen Peptid-Polyketids. Hierf{\"u}r durchgef{\"u}hrte Expressionstudien zeigten einen Einfluss von Fetts{\"a}uren und Indol sowie von der Sauerstoffverf{\"u}gbarkeit auf die Promotoraktivit{\"a}t einzelner Gene des Colibactin-Genclusters. Dar{\"u}berhinaus konnte das pks-Genclusters erfolgreich in Pseudomonas putida KT2440 transferiert werden sowie der Nachweis der Funktionsf{\"a}higkeit Colibactins in diesem Wirtsorganismus nachgewiesen werden. Wenngleich die Stabilit{\"a}t des f{\"u}r diesen Zweck konstruierten Shuttle-Vektors nicht von Dauer ist, konnte gezeigt werden dass Pseudomonas putida prinzipiell als Wirtssystem f{\"u}r die Realisierbarkeit der heterologen Expression von Colibactin, geeignet ist. Zus{\"a}tzlich zur Strukturanalyse des pks-Clusters und den Studien zur Expression der Colibactin-Gene befasste sich die hier vorliegende Arbeit mit der Fragestellung nach der biologischen Funktion Colibactins. Ph{\"a}notypische Untersuchungen zeigen sowohl eine Beeinflussung der Eisenaufnahme als auch der Biofilmbildung durch das nichtribosomale Peptid-Polyketid. Dies sind die ersten Hinweise die zur Aufkl{\"a}rung der Funktion Colibactins beitragen k{\"o}nnten.},
  subject      = {Polyketid-Synthasen},
  language  = {de}
}